考虑剪力滞后效应的钢-混凝土组合梁力法单元

本文通过在Newmark模型中引入翘曲形函数来描述楼板纵向位移的横向非均匀分布．然后采用虚余功原理建立了考虑剪力滞后效应的钢—混凝土组合梁力法单元。该力法单元严格地满足平衡条件．而仅在积分意义上满足变形协调条件，但具有与通用位移有限元法相一致的刚度矩阵形式。由于受平衡条件的限制结点外力不相互独立，而翘曲位移引起的双弯矩和双剪力使得内力关系变得非常复杂，本文给出了推导力法梁单元内力形函数的通用方法。此外．本文还考虑了梁间荷载的存在对内力形函数的影响。算例分析表明，所提出的力法单元有较高的精度，并发现：在有梁间分布荷载时．采用将梁间分布荷载等效为结点荷载的方法将显著降低应力的精度，而采用高次力法单元对于提高情度没有明显的作用。     

在水平荷载作用下高层建筑结构空间协同工作内力分析的矩阵方法

本文对由框架、剪力墙(壁式框架)和框架-剪力墙等抗侧力结构组成的高层建筑结构在任意水平荷载作用下,考虑空间协同工作,使用矩阵位移法和矩阵力法相结合的矩阵方法进行内力分析,推导了适合于编制程序的计算公式,介绍了计算程序的粗框图和计算步骤,在编制程序时,把有剪力墙的结构化为等效框架处理,除考虑弯曲变形外,还对柱子考虑了剪切、轴向变形和扭转因素;对     

基于双层平面索变形的车辐式张拉结构找形方法

建立了由上层索、下层索、飞柱组成的双层平面索结构,根据节点平衡推导了各索段拉力的计算公式;基于索拉力产生的平衡荷载与索拉力水平分量及索竖向变形之间的关系,推导了平面索在竖向荷载作用下变形计算的有限元列式;通过对平面索结构边界节点施加竖向位移,将上下索边节点移动到建筑要求的位置;当飞柱高度不同时,可通过飞柱的伸长或缩短达到设计要求的飞柱高度,最终实现车辐式张拉结构找形。本文还给出了找形后结构分析和索张拉控制所需的初应变计算公式以及考虑边界梁和柱子在索力下产生弹性变形的处理方法。通过对车辐式张拉结构工程实例进行找形计算,介绍了有限元法的计算过程;对找形后车辐式张拉结构进行了受力分析,将找形时结构荷载施加在找形后的结构上,结构最大竖向位移仅为0.72mm,验证了该找形方法的正确性。     

倒三角形荷载下双重弯剪型结构的位移计算方法

为了研究双重弯剪型结构承受倒三角形荷载的位移计算方法,在前期研究工作基础上,首次推导出倒三角形荷载下双重弯剪型结构中两个子结构的弯曲变形、剪切变形、总水平位移的通用表达式,进一步完善了广义双重结构的位移计算理论.针对框架-密肋复合墙结构、框架-剪力墙结构的变形特点,由双重弯剪型结构的位移计算公式出发,推导出前两种结构承受倒三角形荷载时的特解与位移解析解,证明了:框架-密肋复合墙结构是双重弯剪型结构的一个子结构抗弯刚度趋于无穷大的具体表现形式;框架-剪力墙结构是双重弯剪型结构的一个子结构抗弯刚度趋于无穷大且另一个子结构抗剪刚度趋于无穷大的具体表现形式.本文对具有不同变形特征的双重结构位移计算方法的分析有助于从更高层面理解水平荷载下任意双重结构的变形规律及相互之间的关系.     

非线性杆单元荷载矩阵积分算子直接集成算法

在文献[1]的基础上，将积分算子直接集成单元刚度矩阵的方法扩展应用于非线性杆单元的荷载矩阵集成．该方法将分布荷载产生的内力函数分解为由未知参数表示的线形项，和与分布荷载特性相关的已知函数项的组合，计算积分算子，由积分算子的线形组合得到分布荷戟产生的杆件内力函数，从而得到荷载矩阵．该方法没有采用任何假定，具有广泛的普适性，能用于求解任意刚度分布杆件上作用任意分布荷载或集中荷载的单元荷载矩阵．对于刚度非连续、荷载分布非连续的情况，该方法避免了高斯数值积分的误差，具有更高的计算精度。     

钢结构框架中组合梁等效刚度的确定方法

刚接或半刚性连接的组合梁在荷载作用下,在梁的长度范围内既有正弯矩作用段,又有负弯矩作用段,由于组合梁截面在正弯矩作用和负弯矩作用下截面抗弯刚度不一致,因而在弯矩为零的点处梁的截面抗弯刚度发生突变,而组合梁框架分析的关键是确定组合梁刚度突变分界点的位置及确定在整体分析中所采用的等效梁的刚度。本文根据应变能相等的原理对钢结构框架中组合梁的等效抗弯刚度进行了研究,推导了其等效刚度的表达式,并给出不同荷载作用形式下刚接框架组合梁等效刚度简化计算公式,为组合梁钢框架的整体分析提供了便利。最后分析了水平荷载以及梁柱连接特性对组合梁等效刚度的影响,分析结果表明,采用本文提出的组合梁等效刚度进行半刚性连接框架整体分析偏于安全。     

弹性半空间地基上预应力中厚矩形板的横向振动

基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形理论,讨论在预加面内机械荷载作用下,弹性半空间地基上四边自由中厚矩形板的横向振动问题。把地基看作三维弹性半空间体,考虑地基变形的衰减。用一组数学上完备的二元多项式作为位形函数,采用pb-2 Rayleigh-Ritz法求得四边自由中厚矩形板的自振频率和在横向简谐荷载作用下的动力响应。讨论了板的长宽比、宽厚比及弹性地基和板的相对刚度对板的自振频率的影响。     

提高强冲击荷载作用下平板式防护门门框墙抗力的方法

在强冲击波荷载作用下门框墙转角处会产生明显的应力集中,影响门框墙体系甚至整个防护结构的安全。为解决该问题,提出在迎爆面门框墙和衬砌结合部位设置薄弱层的构造方法,从而减小冲击荷载引起的过大的拉应力。运用考虑了剪切变形的悬臂梁理论分析表明,梁端部约束刚度的变化可以影响结构的破坏形态以及结构的内力分布,降低端部的约束刚度可以有效降低端部区域的内力峰值,延缓结构发生破坏的时间。利用有限元模拟的方法,分析了在出入口门框墙位置设置薄弱层对门框墙动力响应和破坏规律的影响。分析结果表明,设置薄弱层可以有效降低门框墙转角处的应力,降低门框墙结构破坏的风险,进而提高门框墙的抗力水平。     

用薄层法分析层状地基中条形基础的阻抗函数

薄层法是分析和模拟弹性波在层状介质中传播的一种半解析半数值方法,以往薄层法在柱坐标体系中建立求解方程,并通过直角坐标系和柱坐标系的转化关系而得到直角坐标系中的解答,本文从直角坐标直接推导了层状地基在无限长线荷载作用下的计算公式,求解了层状地基在垂直方向和水平方向上无限长线激振荷载作用下薄层法位移基本解.结合容积法得出了层状地基中基础-地基动力相互作用方程及条形基础阻抗函数的计算公式.本文计算了半无限弹性地基以及基岩上覆盖层在无限长简谐线荷载作用下的位移反应,计算了半无限弹性地基以及基岩上覆盖层地基中明置与埋置条形基础的地基阻抗函数.计算结果与已有的研究结果的比较表明两者吻合较好,验证了本文方法的适用性.     

基于荷载形函数的大跨桥梁结构移动荷载识别

大跨桥梁结构中的移动荷载识别是结构健康监测的重要组成部分之一,其作为动力学中的反问题,存在唯一性及稳定性等病态问题。本文首先推导出移动荷载作用下结构响应的卷积形式的离散公式,然后利用有限元理论中的形函数拟合移动荷载,推导出基于荷载形函数的移动荷载识别表达式。将移动荷载的识别转化为荷载形函数拟合系数的识别,降低了需要识别的未知量,减小了逆运算的计算量,消除或减弱逆问题病态性,并提高了计算效率。利用某大跨刚构-连续预应力混凝土桥梁修正后的有限元模型进行数值仿真,考虑路面粗糙度,由模态叠加法计算移动荷载作用下的响应;然后采用荷载形函数方法识别移动荷载,证明该方法在5%以下的噪声时能快速并精确识别复杂桥梁结构的移动荷载。     

倾斜上拔荷载下挤扩支盘桩响应分析

为研究挤扩支盘桩在倾斜上拔荷载下的响应,利用 ABAQUS 对该受荷模式下挤扩支盘单桩进行了数值模拟,得到了5种上拔和水平荷载组合下两盘和三盘挤扩支盘桩盘数在不同盘间距下的荷载-位移曲线及桩身内力和位移的分布规律.数值结果表明:单桩在上拔和水平荷载作用下存在荷载耦合,上拔荷载明显减小了单桩水平刚度,水平荷载减小了单桩竖向刚度,但影响有限;基于数值结果提出复合承载力计算的椭圆公式,本文的对比结果表明:该公式的预测误差小于10%,且预测结果偏于安全;水平荷载的存在导致靠近土体表面首盘的抗拔能力不能充分发挥;建议在水平与上拔荷载比较大的支盘桩中,首盘到土面距离不宜小于8d.     

用二次形函数薄层法分析弹性层状地基中的动力问题

薄层法是分析和模拟弹性波在层状介质中传播的一种半解析半数值方法。本文在土层垂直方向离散中利用Galerkin加权残值法推导出二次形函数薄层元的计算公式。采用薄层单元模拟半空间上的层状场地,模型底面用阻尼器边界或傍轴边界代替半空间。利用点源简谐荷载作用下的土层反应与其它数值分析方法的对比讨论薄层模型的设置指标。并用一次和二次两种形函数离散方法计算了层状地基中的面波频散曲线、圆形均布简谐荷载作用下弹性半空间的位移反应和半无限地基中单桩的竖向阻抗函数,分别讨论其计算精度。     

考虑剪切变形效应的受竖向集中荷载作用的单跨斜梁研究

为解决中、小跨径斜梁结构分析中采用初等梁理论而不考虑剪切变形的影响而导致计算挠度偏小的问题,基于Timoshenko深梁理论的力法及图乘法,推导了考虑剪切变形影响的单跨斜深梁在竖向集中荷载作用下的内力和变形计算公式,并用有限元软件对所推导的计算公式进行了验证。结果表明:本文理论解析结果与有限元结果吻合较好,证明了本文理论公式的正确性。通过对标准A型单跨斜箱梁桥的跨径比、斜交角、平面形状等参数进行分析得到跨径越小、斜交角越大,剪切效应对斜梁挠度的影响越大;剪切效应对平行四边形斜梁的挠度影响最大,对等腰梯形斜梁的挠度影响最小;中、小跨径斜梁桥挠度计算时应采用考虑剪切变形影响的Timoshenko深梁理论,否则会低估挠度结果;所推导的斜深梁桥内力与变形计算公式能方便设计人员的使用,有助于推动斜梁桥计算理论的深化和拓展,丰富了斜梁桥的计算方法。     

组合荷载作用下钢筋混凝土框架梁内力的方法研究

在钢筋混凝土框架结构的房屋设计中,结构构件的内力计算是整个框架结构设计的基础.其中梁的设计是框架结构设计中的一个重要组成部分.本文根据力学原理,提出了荷载组合的原理,得到一种在组合荷载作用下框架梁内力的实用计算方法,适用在荷载的最不利组合情况下计算梁的内力;接着分别叙述在横向荷载作用下与竖向荷载作用下梁中内力的算法,最后将横向荷载与竖向荷载进行组合,在荷载的最不利情况下算出梁中的内力,为工程优化设计提供了有力的依据.     

杆件在横向力和轴向压力共同作用下的内力计算

针对杆件在横向力和轴向压力共同作用下的内力计算问题进行了研究．在考虑杆件变形因素的情形下,推导出了杆件在横向力和轴向压力共同作用下的内力和正应力的计算公式,并与材料力学中未考虑杆件变形因素的对应公式进行了比较,说明了二者之间不同之处．     

用广义阶梯函数简化计算简支圆板在复杂荷载作用下的极限荷载

本文将广义阶梯函数应用于薄板的塑性极限分析问题，用以简化计算简支圆板在复杂荷载作用下的极限荷载。文中针对简支圆板在任意局部均布荷载和线性分布荷载共同作用下的塑性极限分析问题，并考虑荷载的五种不同的分布形式，给出相应的极限荷载的计算公式。     

用广义阶梯函数简化计算简支圆板在复杂荷载作用下的极…

本文将广义阶梯函数应用于薄板的塑性极限分析问题，用以简化计算简支圆板在复杂荷载作用下的极限荷载。文中针对简支圆板在任意局部均布荷载和线性分布荷载共同作用下的塑性极限分析问题，并考虑荷载的五种不同的分布形式，给出相应的极限荷载的计算公式。     

扁球壳轴对称屈曲问题的样条函数解法

本文用三次B样条函数和迭代法求解圆底扁球壳在逐次加载时挠度增量和内力增量所满足的变系数非线性微分方程,从而得出均布荷载作用下周边固定圆底扁球壳轴对称弯曲问题的解答。文中计算了λ≤46的各种λ值的极值屈曲荷载,所得结果在λ≤20时与Budiansky等所得结果一致。     

任意二次型双曲面扁薄壳的基本解

本文对任意二次型双曲面扁薄壳的八阶偏微分方程采用平面波分解和小参数法导出了它的基本解。 在基本解的基础上,本文还得出边界为无限大时薄壳在集中荷载作用下的格林函数,适用于以边界积分方程法来分析具有任意边界条件的这类薄壳结构在任意荷载作用下的位移与内力,与一般有限单元法相比,它能较大的地节省计算机的内存和缩短分析时间。     

点支撑预应力中厚矩形板的弯曲

基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形板理论，讨论在预加面内机械荷载或温度场作用下，点支撑中厚矩形板的弯曲问题。温度场假定沿板表面为均布，沿板厚方向为线性分布的。利用考虑剪切变形影响的Timoshenko梁函数，采用Rayleigh-Ritz法给出不同边界条件下点支撑中厚板在横向荷载作用下的挠度和弯矩分布。结果表明，均匀温度场与预加面内压力将使板的挠度和弯矩增加。支撑点位置的变化、边界约束条件和横向剪切变形效应都对板的内力大小和分布有显著影响。